深入阐述全球首款异构3D FPGA芯片

　　核心提示：不久前，赛灵思公司（Xilinx：All Programmable技术和器件的企业） Virtex-7 H580T FPGA—全球首款3D异构All Programmable芯片正式发货。本文将为大家深入阐述此款3D异构All Programmable芯片。

　　

　　Virtex-7 HT采用赛灵思的堆叠硅片互联 （SSI）技术，是提供业界带宽最高的FPGA，可提供多达16个28Gbps收发器和72个13.1 Gbps收发器，也是能满足关键Nx100G和400G线路卡应用功能要求的单芯片解决方案。

　　为此，本文就赛灵思一些问题进行了深入讨论，具体问题和相应答案如下：

　　问：为何28 Gbps收发器是40nm工艺，而不是28nm或65nm？

　　答：异构架构的优势使我们能够把不同的技术结合在一起，从而能够提供针对客户需求儿和优化的器件。就 Virtex-7 H580T 器件而言，我们选择了在 40nm 技术节点上已得到检验的成熟的收发器技术。

　　

　　问：Virtex-7 HT FPGA为何称为all programmable器件？还是Xilinx今后所有7系列及以上的产品都称为all programmable？

　　答：我们还没有正式做出用词的改变，但“All Programmable”这个用词反映出了一个事实，那就是FPGA 这个词已经不能全面充分地描述当前可编程器件产品了。我们的产品已经超越了传统的可编程逻辑，已经不再是简单的门阵列了。尤其对28nm工艺节点而言，赛灵思开发了许多不同类型的可编程技术；超越了可编程逻辑和I/O，包括了软件可编程ARM 处理系统、3D-IC、模拟混合信号 （AMS）、IC 设计工具以及IP 等。

　　赛灵思将可编程技术的这些不同子集整合为All Programmable器件，如Virtex-7 2000T和Virtex-7 H580T SSI器件以及最新发货的Zynq-7000可扩展处理平台 （EPP），此外还包含带有大量模拟混合信号（AMS）、高性能SERDES、PLL到可编程数据转换器资源的FPGA。

　　问：新闻稿［1］中，“赛灵思公司有线通信系统架构师Mark Gustlin指出：‘Virtex-7 H580T具有8个28 Gbps 收发器和更大的逻辑容量，……’”，而开头又提到：“可提供多达16个28 Gbps收发器 ”。到底是8个、还是16个28Gbps收发器？

　　答：新闻稿的第一段提到了整个产品系列，共包括三款器件：Virtex-7 H290T、Virtex-7 H580T 和 Virtex-7 H870T。Virtex-7 H870T 采用 16 个 28Gbps 收发器和 72 个13.1 Gbps 收发器，是产品系列中带宽最高的器件。两个带宽较低的器件均采用 8个 28Gbps 收发器，但分别采用 24 个和 48 个 13.1Gbps 收发器。

　　问：Nx100G和400G线路卡市场如何？何时会开始研发和大量部署？

　　答：赛灵思在本领域的研发工作已经开展了一段时间。

　　通信设备OEM厂商面临着加倍设备密度，同时确保功耗不变，降低成本的压力。相对CFP光学模块而言，CFP2光学模块可支持下一代100-400Gbps系统的设计，最大化面板带宽密度，同时又不增加尺寸和功耗。

　　

　　为支持更高带宽，需要将SEREDES数据速率从10Gbps提升到28Gbps。在赛灵思的Virtex-7 HT FPGA（包括Virtex-7 H290T和Virtex-7 H870T器件）的开发过程中，芯片到光学模块、芯片到背板以及芯片间接口的抖动预算异常严格，与功耗一起成为了关注的焦点。

　　使用400Gbps线路卡的客户希望在输入侧加入包括16个28Gbps的单芯片解决方案，以连接4个 400Gbps CFP2光学模块。系统还要求用48~72个10.3125 Gbps收发器连接多个速率为 200Gbps或400Gbps的NPU或ASIC。除了采用16个28Gbps收发器的Virtex-7 HT之外，赛灵思还将针对100Gbps、2 x 100Gbps应用提供采用4或8个28Gbps 收发器的器件。